鐵電極化效應促進(jìn)體內電荷的分離以提高光催化降解效率

1. 文章信息

標題：Vacancy-Cluster-Mediated Surface Activation for Boosting CO2 Chemical Fixation

DOI：10.1039/D2SC05596A

期刊名稱(chēng)：Chemical Science

2. 期刊信息

期刊名：Chemical Science (Chem. Sci.)

ISSN: 2041-6539

2022年影響因子：9.969

分區信息：中科院1區Top；JCR分區（Q1）

涉及研究方向：化學(xué)

3. 作者信息：劉文秀（第一作者），張曉東（第一通訊作者）；王輝（第二通訊作者）；張宏?。ǖ谌ㄓ嵶髡撸?/span>

4. 作者單位：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

5. 反應釜型號：CEL-KPR, Beijing China Education Au-light Technology Co., Ltd.

二氧化碳與環(huán)氧化物的環(huán)加成反應為二氧化碳的利用提供了一個(gè)很好的途徑。鑒于環(huán)氧化物開(kāi)環(huán)在決定反應速率方面的關(guān)鍵作用，設計具有豐富活性位點(diǎn)的催化劑以促進(jìn)環(huán)氧化物的吸附和C-O鍵的裂解對于獲得高效的環(huán)狀碳酸酯生成是必要的。

在此，我們以二維FeOCl為模型，提出通過(guò)缺陷工程(正丁基鋰插層以及CO2插層剝離)在限定區域內構建電子給體（Cl位點(diǎn)）和受體單元（Fe位點(diǎn)）來(lái)促進(jìn)環(huán)氧化物開(kāi)環(huán)。通過(guò)結合理論模擬和原位漫反射紅外傅里葉變換光譜，我們表明Fe-Cl空位簇的引入可以激活惰性鹵素端面，提供含有電子供體和受體單元的反應位點(diǎn)，從而加強環(huán)氧化物的吸附和促進(jìn)C-O鍵裂解。

受益于此，帶有Fe-Cl空位簇的FeOCl納米片在與環(huán)氧化物的二氧化碳環(huán)化反應中表現出更強的環(huán)狀碳酸酯生成能力，FeOCl-VFe-Cl納米片在二氧化碳與環(huán)氧丙烷的環(huán)化反應中表現出55.5±1.6 kJ mol-1的活化能，是具有單缺陷活化能的一半。

Figure 1. Illustration of the ring opening of epoxides in MOX system.

Figure 2. Evaluation of catalytic performance